Walber da Luz Correa
Resumo
Este trabalho tem o objetivo de estudar as vibrações em pontes ferroviárias produzidas pela passagem da composição de um TUE (Trem Unidade Elétrico) típico utilizado nas vias férreas urbanas brasileiras. Para simulação da carga dinâmica produzida pelos vagões de uma composição são utilizados alguns modelos que variam desde forás concentradas a sistemas massa-mola-amortecedor com alguns graus de liberdade. A interação dinâmica trem-trilhos-estrutura é também modelada, levando em conta alguns tipos de irregularidades geométricas dos trilhos e rodas, além de dois tipos de lastro sob dormentes: um granular e outro elastomérico. O sistema mecânico-estrutural resultante de uma idealização bidimensional é discretizado em elementos finitos e as equações diferenciais de movimento são integradas numericamente. As respostas dinâmicas obtidas para a ponte são usadas para avaliar tanto os desempenhos dos modelos de carga dinâmica quanto os efeitos das irregularidades geométricas e do tipo de lastro no problema de interação dinâmica trem-trilhos-estrutura. Finalmente as respostas dinâmicas em termos de deslocamentos são usadas para avaliar a amplificação dinâmica e compará-la com o valor do coeficiente de impacto prescrito na norma brasiliera para projeto de pontes ferroviárias.
Abstract
The objective of this work is the study of railway bridges vibrations induced by a typical composition of eletric urban trains in Brazilian railways. The simulation of dynamic loads produced by railroad cars is done by means of several models; from moving point loads representing the axles loads to a refined mass-springer-damper model with various degrees of freedom. The dynamic interaction train-rails-structure is modeled taking into account the geometric irregularities inherent to rails and wheels and also two types of rails bearings: one granular the other visco-elastic. The mechanical-structural system resulting from a 2D idealization is discretized with finite elements and the differential equations of motion are integrated numerically. The dynamic bridge response are used to evaluate the performance of the dynamic load models as well as the effects of the geometric irregularities and type of rail bearings on the train-rails-structure interaction problem. Finally the displacement x time responses are used to evaluate the dynamic amplification factor and compare it to the impact load coefficient as prescribed by the Brazilian code for the design of railway bridges.
